偏振光的干涉干涉色Interference colors.ppt

讨论（1）: 若一定.
(a) 当 2k 时(波长片)， cos 1,
I 0, 出射光强为零.
(b) 当 (2k 1) (半波片)时, cos 1,
I (I0 / 2) sin 2 2 , 出射光强最大.
讨论（2）: 固定不动.
(a) 当 2k 时, (波长片) cos 1,
d
·
P1
θ E1
o
x
α
z
P1 的作用：获得线偏振光 波片的作用：将入射的线偏振光分解成两束相互垂直的、有
固定位相差的线偏振光
P2 的作用：把两束线偏振光引到同一方向上来
二、 线偏振光干涉的强度分布
设P1 与y（波片光轴）的夹角为θ，P2 与y的夹角为α
y
α
θ A2e Ae
P2 A2o P1
A1
过P1 后振幅为 过波片后分为 过P2 后振幅为
A1
Ao A1 sin
Ae A1 cos
Ao
A2o Ao sin A1 sin sin
A2e Ae cos A1 cos cos
设两振动为相干的，位相差为， 合振动强度为
I A2 A22o A22e 2 A2o A2e cos
cos 1 2sin2
( A2o
A2e )2
2 4 A2o A2e sin 2
I I// I0 / 2.
这两种情况光强互补.
若用白光作光源, 对于同一厚度的波片, 垂 直时出射光颜色与平行时出射光颜色互补,即两 种情况下的出射光加起来为白光.在由垂直向平 行过度时,出射光颜色会发生突然的变化,这种现 象叫做色偏振.
(3) 等厚干涉
当偏振光的干涉装置中的晶片厚度不 均匀时，具有相同厚度的地方，将产生同 样的干涉光强，形成等厚干涉花样．
M
C
N
(钠)自然光
I0
偏振片 晶片 偏振片 劈尖晶片的等厚干涉花样
2. 偏振干涉滤光器和太阳色球观察
天体辐射，因种种原因而具有各种偏振态．所以， 对天体辐射偏振态的测量，对了解天体的物理状态， 研究天体的辐射机制，以及天体辐射通过的物质等都 有重要的意义．例如：
由日冕的偏振态的测量，可以求日冕内部电子密 度和温度的分布. 测量因天体磁场作用下被分裂的 光谱散射光的偏振，可以测天体的磁场. 测量行星大 气散射光的偏振，可以获得行星大气组成的情况.
P
·
d
θ E1
o
x
P
z
P1 和P2 的相互垂直，用单色光照射时，Δφ与d有关
2
(no
ne )d
2k
(k 1,2,3 )
暗条纹
明暗条 cos 1
纹条件
2
(no
ne )d
(2k
1)
(k 1,2,3 ) 明条纹
cos 1
I
I0 4
(sin
2
2 )(1 cos
).
出射光强与 有关，与有关．
A2o A2e
I
2 A12
cos2 sin2 (1
cos)
A12
s in 2
2
cos2
2
y
P1
α θ
I
A12
s in 2
2
s in 2
2
45
I
A12 2
(1 cos )
P2
一般情况下 I // I A12 常量
▲ P1 和P2 的透振方向相互平行
用单色光照射
P
·
d
θ E1
5-9 偏振光的干涉--干涉色(Interference colors)
——分振动面干涉
1. 平行偏振光的干涉 2. 偏振干涉滤光器 3. 会聚偏振光的干涉
条件：频率相同、振动方向相同、位相差恒定
一、 偏振光干涉典型的实验装置
在两块共轴的偏振片P1 和P2 之间放一块厚度为d的波片，
光轴方向如图
y 光轴方向
z 对于P1和
P2的方向
波片厚度 d 确定，恒定（no-ne变化很小）
极值条件
0, , , 3
22
, 3 , 5
44 4
I⊥=0，取极小 I⊥取极大
波片厚度 d 确定，用不同波长的光入射时，透射光的强弱 随波长的不同改变。
三、 色偏振（略）
四、 偏振光干涉条纹的形成 在前面的实验装置中，视场中只有均匀的亮暗或色彩变化 （为什麽？），要观察到条纹，须把波片换成劈尖形的。 y
通常在明亮多色的光球背景上，无法观测到弱 的色球层和日冕层，所以要用单色光观察．
适合色球观察的波长有：
656.2nm(H线), 393.4nm(CaⅡk线)，
396.8nm(CaⅡ线), HeⅠ, 587.5nm(D3线), MgⅠ,518.3nm(b1线)等
里奥型偏振干涉滤光器结构（四级）：
P1 C1 P2 C2 P3 C3 P4
A2o P2
1、P1 和P2 在相同的象限内，A2o和 A2e 方向相同，无附加光程差
2、P1 和P2 在不同的象限内，A2o和 A2e 方向相反，附加光程差为π
0
2
(no
ne )d
0
I
关于光强I 的讨论 A22o A22e 2A2o A2e cos
A12[cos2 (
)
sin
2
sin
2
sin 2
]
2
▲ P1 和P2 的n2
2
s in 2
]
2
45
I //
A12[1 sin 2
]
2
A12 2
[1 cos ]
▲ P1 和P2 的透振方向相互垂直 注意：α取锐角，θ为负角
2
A2o A1 sin sin A1 cos sin A2e A1 cos cos A1 sin cos
2
sin sin cos cos cos( )
A12[cos2 (
)
sin
2
sin
2
s in 2
]
2
关于 的讨论
两部分组成
y
α
θ A2e Ae
P2 A2o
A1 P1
▲ 由波片引起的位相差
2
(no
ne )d
Ao
▲ 由P1 和P2 的相对透振方向引起 的位相差
y
P1
Ae
A1
θ
A2e α
Ao
y o
以z为轴
x
P
旋转波片， 改变y相
z 对于P1和
P2的方向
波片厚度 d 确定，恒定（no-ne变化很小）
极值条件
0, , , 3
22
, 3 , 5
44 4
I// 取极大 I// 取极小
▲
P1 和P2 的透振方向相互垂直 用单色光照射
y
P
·
d
θ E1
o
以z为轴
x
P
旋转波片， 改变y相
I// I0 / 2, 出射光强最大.
(b) 当 (2k 1) (半波片)时, cos 1,
I// I0 (1 sin 2 2 ) / 2, 出射光强最小.
由于M和N垂直与平行两种情况下, 相干光相位差差, 所以对于给定的晶体薄板, 在垂直时出射光为干涉最大, 而在平行时却为干涉最小;反之依然.且有